Molecular structure and expression patterns of flounder (Paralichthys olivaceus) Myf-5, a myogenic regulatory factor

Myf-5, a member of the myogenic regulatory factors (MRF), has been shown to be expressed in muscle precursors in early stage zebrafish embryos. The MRFs, including MyoD, Myf-5, Myogenin and MR-F4, belong to the basic Helix-Loop-Helix transcription factors that contain a conserved basic Helix-Loop-Helix (bHLH) domain. To better understand the role of Myf-5 in the development of fish muscles, we have isolated the Myf-5 genomic sequence and cDNA from Flounder (Paralichthys olivaceus), and analyzed its structures and patterns of expression. Promoter analysis identified several putative transcription factor binding sites such as an E-box, NF-Y sites that might confer muscle-specific expression. Myf-5 transcripts were first detected in the paraxial mesoderm that gives rise to slow muscles. During somitogenesis, Myf-5 expression was found in developing somites. Myf-5 expression decreased gradually in somites in the anterior region, but remained strong in the newly formed somites. In the hatching stage, the expression was also detected in other muscle cells such as head muscle and fin muscle. In the growing fish, RT-PCR results showed that Myf-5 was expressed in the skeletal muscle and intestine. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Discovery of the genes in response to white spot syndrome virus (WSSV) infection in Fenneropenaeus chinensis through cDNA microarray

We used microarray technology to study differentially expressed genes in white spot syndrome virus (WSSV)-infected shrimp. A total of 3136 cDNA targets, including 1578 unique genes from a cephalothorax cDNA library and 1536 cDNA clones from reverse and forward suppression subtractive hybridization (SSH) libraries of Fenneropenaeus chinensis, plus 14 negative and 8 blank control clones, were spotted onto a 18 x 18 mm area of NH2-modified glass slides. Gene expression patterns in the cephalothorax of shrimp at 6 h after WSSV injection and moribund shrimp naturally infected by WSSV were analyzed. A total of 105 elements on the arrays showed a similar regulation pattern in artificially infected shrimp and naturally infected moribund shrimp; parts of the results were confirmed by semiquantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR). The up-regulated expression of immune-related genes, including heat shock proteins (HSP70 and HSP90), trehalose-phosphate synthase (TPS), ubiquitin C, and so forth, were observed when shrimp were challenged with WSSV. Genes including myosin LC2, ATP synthase A chain, and arginine kinase were found to be down-regulated after WSSV infection. The expression of housekeeping genes such as actin, elongation factor, and tubulin is not stable, and so these genes are not suitable as internal standards for semiquantitative RT-PCR when shrimp are challenged by WSSV. As a substitute, we found that triosephosphate isomerase (TPI) was an ideal candidate of interstandards in this situation.

Molecular cloning and expression analysis of Crustin-like gene from Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis

A new member of antimicrobial protein genes of the Crustin family was cloned from haemocytes of the Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis by 3' and 5' RACE. The full-length cDNA of Crustin-like gene contains a 390 bp open reading frame, encoding 130 amino acids. The deduced peptide contains a putative signal peptide of 17 amino acids and mature peptide of 113 amino acids. The molecular mass of the deduced mature peptide is 12.3 ku. It is highly cationic with a theoretical isoelectric point of 8.5. The deduced amino acids sequence of this Crustin showed high homology with those of Penaeus (Litopenaeas) setferus. Northern blotting showed that the cloned Crustin gene was mainly expressed in haemocytes, gill, intestine, and RNA in situ hybridization indicated that the Crustin gene was constitutively expressed exclusively in haemocytes of these tissues. Capillary electrophoresis RT-PCR analysis showed that Crustin was up-regulated dramatically from 12 to 48 h after a brief decrease of mRNA during first 6 h in response to microbe infection. The level of Crustin mRNA began to restore at 72 h post-challenge. This indicated that Crustin gene might play an important role when shrimps are infected by bacterial pathogen.

Zebrafish thymidylate synthase binds to its own mRNA in vitro and in vivo

Thymidylate synthase (TS), an essential enzyme for DNA de novo synthesis, is a critical therapeutic target in cancer therapy. Previous study has shown that TS was able to bind to its own mRNA in human and E.coli, resulting in translational repression. Zebrafish is the best animal model for vertebrate study. In order to study the regulatory mechanism of zebrafish TS, the enzyme were expressed in E. coli BL21 (DE3) and it was purified to homogeneity. Electrophoretic mobility shift assay (EMSA) was used to detect the interaction of zebrafish TS protein and its own TS transcript in vitro and the results showed that zebrafish TS could bound with its own mRNA specifically. Further study revealed that zebrafish TS was able to interact with its own mRNA in vivo using immunoprecipitation : RT-PCR technique. The results provide evidence that zebrafish may be developed as an useful model for studying the anti-metabolism agents.

SNAP-23蛋白在鲈鱼巨噬细胞白细胞介素1β分泌过程中的功能

SNARE蛋白家族是所有真核细胞胞吐及分泌作用中的关键因子，由其介导的运输囊泡膜与靶膜的锚靠、融合为胞内蛋白的运出提供了一条重要途径。体外试验表明，Syntaxin6-Syntaxin7-Vti1b，SNAP-23-Syntaxin4等SNARE核心蛋白之间精确的相互作用是哺乳动物巨噬细胞肿瘤坏死因子α (TNF-α)运输和分泌的必备条件，在机体非特异性免疫应答反应过程中起重要作用。 本研究受上述启示，旨在揭示SNARE蛋白在海洋鱼类免疫细胞内重要细胞因子白细胞介素1β (IL-1β)的分泌过程中的作用。参照Percoll密度梯度离心技术，从鲈鱼头肾组织分离纯化巨噬细胞进行稳定培养；利用RT-PCR方法克隆出鲈鱼t-SNARE蛋白SNAP-23和Syntaxin3的部分cDNA序列，再结合先前克隆的VAMP2和已知的鲈鱼IL-1β，TNF-α和IL-8的基因序列，设计特异性引物。利用Real-time PCR技术在mRNA水平上精确测定鲈鱼巨噬细胞中上述6种基因在革兰氏阴性菌脂多糖(LPS)分子刺激下的表达变化，发现SNAP-23基因与三种细胞因子基因的表达正相关；通过免疫印迹检测SNAP-23蛋白表达变化，利用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测IL-1β的分泌水平，在蛋白水平上验证了SNAP-23表达与IL-1β分泌的正相关性；利用5`RACE和3`RACE技术克隆出鲈鱼SNAP-23全长基因，结合定点突变策略和靶向PCR克隆手段，构建鲈鱼SNAP-23野生型融合质粒pEGFP-SNAP-23wt，Cys缺失突变融合质粒pEGFP-SNAP-23ΔCys和模拟E型肉毒神经毒素(BoNT/E)切割突变融合质粒pEGFP-SNAP-23ΔBoNT/E，以及鲈鱼IL-1β野生型融合表达质粒IL-1β-pEGFP和IL-1β-pEYFP。所有融合蛋白均在鲈鱼巨噬细胞内成功表达，结合ELISA实验结果发现，SNAP-23野生型的表达对IL-1β的分泌有促进作用，而Cys缺失突变体的表达则抑制IL-1β向胞外分泌。首次证实了鱼类巨噬细胞内SNAP-23蛋白在IL-1β分泌过程中的重要作用。此外通过与GFP共表达，定位了IL-1β分子在巨噬细胞内的分布，发现新合成的IL-1β分子很可能像TNFα一样经“内质网－胞质－伪足－胞外” 的分泌路径运出胞外。

编码四种甲壳动物蜕皮抑制激素的部分cDNA的克隆和序列分析

本文分别提取了中国对虾、中华绒螯蟹、鹰爪虾和蓝对虾的眼柄总RNA。用无DNA污染的眼柄总RNA为模板，根据日本对虾的MIH设计兼并引物P1和P2，进行RT－PCR扩增，在适宜的反应条件下，均分别得到一特异性的产物。以蓝对虾基因组DNA为模板的PCR扩增也能得到一与特异性cDNA片段大小相似的特异性的DNA片段。分别将这些片段亚克隆到载体中进行测序，测得中国对虾特异性cDNA片段由203个碱基组成，中华绒螯蟹、鹰爪虾、蓝对虾的特异性cDNA片段及蓝对虾的特异性DNA片段由215个碱基组成，其中蓝对虾特异性cDNA与由蓝对虾的基因组DNA扩增得到的特异性DNA片段的碱基序列几乎完全相同。利用互联网上的在线工具Fasta3查找这些cDNA推定的氨基酸序列的相似序列，可以发现大量的甲壳动物的CHH家族的神经肽与它们相似。在所有的相似序列中，分别由中国对虾、中华绒螯蟹、鹰爪虾和蓝对虾的特异性cDNA片段推定的氨基酸序列与蜕皮抑制激素（MIH）的相似度最高，这一结果提示分别由中国对虾、中华绒螯蟹、鹰爪虾和蓝对虾的眼柄特异性cDNA片段推定的氨基酸序列可能是这四种甲壳动物的MIH片段。根据核苷酸数据和氨基酸数据，比较这四种甲壳动物的MIH以及已发表的六种MIH之间的相似度，同时分析这十种MIH的系统进化关系，结果是蓝对虾、鹰爪虾和中华绒螯蟹的MIH相似性较高，亲缘关系较近，这与物种的系统演化不相符。

中国明对虾免疫系统中抗氧化相关基因的克隆与表达分析

对虾病害在世界范围内的广泛传播，给水产养殖和沿海农村经济造成了重大损失。深入开展对虾免疫机制研究并在此基础上寻找对虾疾病防治的有效方法已成为当务之急。研究表明，当对虾等甲壳动物受到外界病原刺激时，其体内的吞噬细胞在吞噬活动中会激活磷酸己糖支路的代谢，引起呼吸爆发，产生多种活性氧分子。另外，受到病原侵染的对虾还会产生其他多种免疫反应，这些免疫反应将消耗大量的能量（ATP），产能的呼吸链会加速运转，由此也会引发大量活性氧的产生。这些活性氧分子可以杀灭入侵的病原微生物，但同时由于活性氧分子反应的非特异性，它们也会对宿主的细胞、组织和器官造成严重伤害，进而导致对虾生理机能的损伤和免疫系统的破坏。所以，消除对虾体内因过度免疫反应产生的过量氧自由基将能够增强其抵御病原侵染的能力，提高免疫力。本论文从中国明对虾体内克隆了线粒体型超氧化物歧化酶（mMnSOD）、胞质型超氧化物歧化酶（cMnSOD）、过氧化氢酶（Catalase）和过氧化物还原酶（Peroxiredoxin）等四种与免疫系统相关的抗氧化酶基因，分析了它们的分子结构特征，组织分布及应答不同病原刺激的表达变化模式，并对其中的mMnSOD基因和Peroxiredoxin基因进行了体外重组表达、分离纯化和酶活性分析。 采用RACE技术从中国明对虾血细胞中克隆了两个超氧化物歧化酶（SOD）基因，通过序列比对分析发现，其中一个为mMnSOD基因，另一个为cMnSOD基因。mMnSOD基因的cDNA全长为1185个碱基，其中开放阅读框为660个碱基，编码220个氨基酸，其中推测的信号肽为20个氨基酸。多序列比对结果显示中国明对虾mMnSOD基因的推导氨基酸序列与罗氏沼虾、蓝蟹的推导氨基酸序列同源性分别为88%和82%。Northern blot结果表明，该基因在对虾的肝胰脏、血细胞、淋巴器官、肠、卵巢、肌肉和鳃等组织中均有表达。半定量RT-PCR结果显示，对虾感染病毒3 h时，该基因在血细胞和肝胰脏中的转录水平显著升高。此外，通过构建原核表达载体，本研究对该基因进行了体外重组表达，并对纯化的重组蛋白进行了质谱鉴定和酶活分析。cMnSOD基因的cDNA全长为1284个碱基，其中开放阅读框为861个碱基，编码287个氨基酸。多序列比对结果显示中国明对虾cMnSOD基因的推导氨基酸序列与斑节对虾和凡纳滨对虾的同源性高达98%和94%。组织半定量结果显示，cMnSOD基因在对虾被检测的各个组织中均有表达。 另外，半定量RT-PCR结果表明，对虾感染病毒23h时，该基因在肝胰脏中的转录上升到正常水平的3.5倍；而感染后59 h时，该基因在血细胞中的转录上升到正常水平的2.5倍。 利用根据其他生物过氧化氢酶保守氨基酸序列设计的简并引物，结合RACE技术，从中国明对虾肝胰脏中克隆到了过氧化氢酶基因的部分片段，片段长1725个碱基。多序列比对结果发现目前所得中国明对虾Catalase基因部分片段的推导氨基酸序列与罗氏沼虾和皱纹盘鲍Catalase氨基酸序列的同源性分别达到95%和73%。通过实时荧光定量PCR技术对中国明对虾Catalase基因在各个组织中的分布情况及病毒感染后该基因在血细胞和肝胰脏中的转录变化进行了研究。结果发现，该基因在肝胰脏、鳃、肠和血细胞中表达水平较高，在卵巢、淋巴器官和肌肉中的表达水平相对较弱；感染病毒23 h和37 h时，对虾血细胞和肝胰脏中该基因mRNA的表达量分别出现显著性上升。 依据中国明对虾头胸部cDNA文库提供的部分片段信息，结合SMART-RACE技术，从中国明对虾肝胰脏中克隆到了过氧化物还原酶基因（Peroxiredoxin）， 该基因的cDNA全长为942个碱基，其中开放阅读框为594个碱基，编码198个氨基酸。中国明对虾Peroxiredoxin基因的推断氨基酸序列与伊蚊、文昌鱼和果蝇等Peroxiredoxin基因的推断氨基酸序列同源性分别为77%、76%和73%。其蛋白理论分子量为22041.17 Da，pI为5.17。Northern blot结果表明，Peroxiredoxin基因在对虾的肝胰脏、血细胞、淋巴器官、肠、卵巢、肌肉和鳃等组织中均有表达。实时荧光定量PCR结果显示，弧菌感染后，该基因在对虾血细胞和肝胰脏中的转录水平都有明显变化并且表达模式不同。另外，对该基因进行了体外重组表达，并对纯化的重组蛋白进行了质谱鉴定和酶活性分析。酶活性分析表明，复性后的重组蛋白能在DTT存在的条件下还原H2O2。

皱纹盘鲍热休克蛋白70基因的克隆、表达及应用

热休克蛋白70是热休克蛋白家族中最重要的一类家族成员，它具有“分子伴侣”、细胞保护、抗凋亡以及肿瘤免疫治疗等独特复杂的生物学功能，它的研究已成为生命科学领域研究的热点之一。采用RACE方法从皱纹盘鲍中克隆到一种HSP70基因的全长cDNA序列，该序列与其它物种的HSP70基因高度同源。克隆得到的皱纹盘鲍HSP70基因的全长cDNA序列为2631bp，开放阅读框为1968bp，另外其5'-和3'-非翻译区长度分别是90和573bp，其中3'-非翻译区具有AATAAA mRNA加尾信号及PolyA寡聚腺苷酸。开放阅读框编码655个氨基酸，包含N端包含的382个氨基酸的ATP酶结合域（约45kDa）、由161个氨基酸编码的底物肽结合结构域（18kDa）及112个氨基酸编码的C端结构域（10kDa）。构建了含有皱纹盘鲍HSP70的表达载体，以期得到体外表达的重组热激蛋白70，为制备抗体，通过Western blot杂交或酶联免疫等方法检测HSPs蛋白表达情况作准备。 为了研究皱纹盘鲍HSP70的转录表达，采用半定量RT-PCR方法，对HSP70不同组织及热休克、鳗弧菌感染下的转录表达情况分析。试验结果表明，采用热应激及鳗弧菌处理皱纹盘鲍，均能导致皱纹盘鲍肌肉中HSP70 mRNA转录水平明显增加，并在处理后96 h恢复至正常水平；与肌肉组织不同的是，鳃组织在温度及鳗弧菌处理后12 h后达到最高值，并一直维持相对较高的表达水平。在温度和鳗弧菌处理下，皱纹盘鲍HSP70上调表达表明HSP70的响应没有胁迫特异性，可能参与了皱纹盘鲍的免疫反应。 以皱纹盘鲍近交和杂交群体为材料，研究了不同群体的生长速率和HSP70的表达量的差异。试验结果表明，在较低的处理温度下，皱纹盘鲍近交群体HSP70的表达量高于杂交群体，随着处理温度的升高，在接近致死温度时，杂交群体的HSP70表达量要高于近交群体；不同群体达到最大HSP70表达量时的温度（Tpeak）也不同，近交群体的Tpeak为26C，低于杂交群体（28C）；近交群体的最大HSP70表达量高于杂交群体。以上试验结果表明杂交群体的HSP70的表达变化幅度较近交群体的变化幅度小，具有更宽的温度适应性。可能提供了关于杂交能够缓解皱纹盘鲍内在遗传压力的证据。 用荧光定量PCR方法分析不同壳色皱纹盘鲍在热激胁迫下不同恢复时间和南方与北方越冬的皱纹盘鲍在不同程度温度胁迫下的HSP70变化。在南方与北方越冬的皱纹盘鲍由于其越冬环境的温度明显不同，表现出明显的热响应差异。具体表现如下几个方面：首先，两个群体在非胁迫的正常条件下，其HSP70的初始表达量明显不同。南方越冬群体在其正常生长温度下（16C）的表达量高于北方群体的相应的表达量（12C）；其次，随着热激温度的增高，两个群体HSP70的表达量升高的幅度也不同。第三，两个群体HSP70表达量达到最高值后，随着温度的升高，表达量开始下降，但两个群体的表达量下降幅度也有所不同。结果表明在南方的适用后，体内可能聚集了较多的热休克蛋白，可能更有利于渡过北方的高温季节。

两种真核微藻类胡萝卜素代谢工程的初步研究

类胡萝卜素在生物体内具有重要的生理功能，其中虾青素的抗氧化活性、提高动物的免疫能力，预防癌症等生理功能更为显著。类胡萝卜素的代谢工程在大肠杆菌、酵母和高等植物中已取得了较大的进展。本文对真核微藻类胡萝卜素代谢工程进行了初步的探索。 1．克隆雨生红球藻β-胡萝卜素羟化酶基因crtR-B，基因枪法转入衣藻叶绿体，经强光处理转化子，HPLC分析表明细胞的叶黄素库（V＋A＋Z）量较野生型增加，表明是外源的β-胡萝卜素羟化酶将β-胡萝卜素生成玉米黄素。 2．克隆雨生红球藻β-胡萝卜素酮化酶基因bkt，基因枪法转入衣藻叶绿体，RT-PCR及RT-PCR Southern blot分析表明外源基因具有转录活性，但未检测到转化子中积累虾青素。 3．根据盐生杜氏藻大量积累β-胡萝卜素的特点，对其遗传转化体系进行了研究。发现20 µg/ml草丁膦Basta，能够完全抑制1.0×106个/ml细胞生长；通过GUS报告基因在细胞内的瞬时表达，确立了轰击压力450 psi、距离6 cm为基因枪法转化盐生杜氏藻的最佳条件；将bar基因转入细胞，得到稳定的转化子，初步建立了盐生杜氏藻稳定遗传转化体系。克隆了盐生杜氏藻八氢番茄红素合成酶基因psy的cDNA序列、基因组序列及psy基因上游459 bp片段。 本文首次开展了衣藻类胡萝卜素代谢工程研究，发现在强光处理下，衣藻crtR-B转化子外源的羟化酶作用使叶黄素库量增加，实现了对衣藻类胡萝卜素代谢途径的修饰。确立了bar基因为选择标记、Basta为筛选试剂的基因枪转化盐生杜氏藻的遗传转化体系，并克隆了其内源的psy基因5’上游序列，为通过基因工程手段在盐生杜氏藻细胞内积累虾青素奠定了基础。

牙鲆肌肉发育调节基因的克隆、表达及功能分析

本文克隆了牙鲆的成肌因子MyoD和Myf5，以及牙鲆的Forkhead基因FoxD1、 FoxD3和FoxD5，并对其在牙鲆肌肉发育中的功能进行了分析。 牙鲆MyoD和Myf5基因都具有三个外显子，两个内含子。其编码的氨基酸序列都含有保守的bHLH；牙鲆FoxD1，FoxD3，FoxD5基因都只有一个外显子，编码的氨基酸序列都含有保守的翼状螺旋DNA结合结构域。 在胚胎发育早期，Myf5在近轴中胚层中表达，体节发生过程中，Myf5在体节中表达，MyoD基因最早在分节板的体节前细胞中表达，随后在近轴细胞、体节中表达；随着胚胎的发育，Myf5在成熟体节中表达量降低，在新生体节中表达较强；MyoD自30个体节时期后只在新生的尾部体节中表达，在成熟的体节中表达量降低；在孵化期，MyoD和 Myf5在头部及鳍的肌肉、尾部的体节中表达；生长期的牙鲆中，Myf5在骨骼肌和肠中表达，成体牙鲆中，Myf5只在肌肉中表达；生长期的牙鲆及成体牙鲆中，MyoD只在肌肉组织中表达。 牙鲆MyoD和Myf5的启动子可以驱动绿色荧光蛋白在斑马鱼肌肉纤维中表达，其包含了这两个基因正常表达所需的核心区域，并可以跨物种行使功能。 在胚胎发育早期，FoxD3在未迁移神经嵴前体细胞、体节、耳后的基板、头部和躯干的神经嵴细胞、松果体中表达。牙鲆FoxD1主要在脑，体节，肾脏及肠中表达。牙鲆FoxD5主要在体节、尾芽、前脑、耳泡中表达。 在斑马鱼中过量表达牙鲆FoxD3，并与斑马鱼的同源基因进行比较，结果表明注射牙鲆和斑马鱼FoxD3的斑马鱼胚胎表型一致，它们在中轴两侧的发育出现了不同步现象，MyoD和Myf5在近轴中胚层中的表达受到不同程度抑制。因此，FoxD3在不同物种之间保守，并且FoxD3在肌肉发育的调控通路中可能通过与MyoD和Myf5相互作用而行使功能。 在斑马鱼中过量表达FoxD1后，MyoD在一侧体节中的表达受到了严重抑制，而在近轴细胞中的表达未受影响，Myf5在体节前中胚层，近轴细胞，及体节中的表达都受到了抑制。FoxD1在胚胎发育的早期可能通过调控MyoD和Myf5的表达而参与肌肉发育的调控。 将牙鲆FoxD5在斑马鱼中过量表达，MyoD在一侧体节中的表达量有所升高，而在近轴细胞中的表达未受影响；Myf5在一侧体节和体节前中胚层中的表达也有所升高，表明牙鲆FoxD5可以调控肌肉调节因子MyoD和Myf5的表达而参与早期肌肉发育的调控。

栉孔扇贝(Chlamys farreri)Toll样受体及其信号传递相关基因的克隆与表达

扇贝是我国海水养殖的重要品种，但自1994年以来，养殖扇贝陆续爆发的大规模死亡，不但造成了巨大的经济损失，而且直接威胁到现有产业的生存和发展。引起扇贝大规模死亡原因是多方面的，其主要原因是养殖环境恶化、扇贝种质衰退和抗病力下降。因此，深入研究扇贝免疫防御机制，探讨提高机体抗病力的有效途径和方法，改良种质和培育抗病品系，无疑是解决目前困扰扇贝养殖业健康可持续发展的必经之路。 Toll样受体（TLRs）家族是新近发现的模式识别受体（PRRs），参与识别病原体相关的分子模式（PAMPs），在天然免疫系统中起着非常重要的作用。哺乳动物中Toll样受体信号通路还参与诱导树枝状细胞成熟、参与免疫耐受、参与凋亡发生发展、介导非感染性因素的识别等，被视为联系天然免疫和获得性免疫的桥梁。同时果蝇的Toll信号通路也是不具备获得性免疫的果蝇赖以抵御病毒、细菌和真菌感染，介导天然免疫反应的重要信号通路。 本研究采用大规模EST测序方法，结合Genome Walker库的构建和cDNA末端快速扩增技术，从栉孔扇贝克隆得到CfToll-1、CfMyd88、CfTRAF6和CfCactus这四个Toll样受体信号通路基因的全长cDNA，同时用荧光实时定量PCR技术检测了这些基因的组织分布及在脂多糖（LPS）和肽聚糖（PGN）刺激下的表达规律。 栉孔扇贝Toll样受体（CfToll-1）的cDNA序列全长4308 bp，包含5’非翻译区（UTR）211 bp，3597 bp的开放阅读框，500 bp的3’UTR，最后为18个腺嘌呤的ploy A 尾巴。开放阅读框编码1198个氨基酸的多肽，该多肽的估计分子量为137.41kd，估计的等电点为5.62，该多肽有信号肽，具有一个预测的跨膜区，因此是一种跨膜蛋白。经BLAST比对，CfToll-1基因与节肢动物多种Toll蛋白高度的相似性。SMART（Simple Modular Architecture Research Tool）软件分析，CfToll-1包含典型的Toll样受体的结构：富含亮氨酸的重复序列的胞外区（leucine-rich repeats, LRR），一段跨膜结构域，以及胞内区的TIR结构域（Toll/IL-1 receptor homologous region）。利用Real-time RT-PCR发现CfToll-1mRNA在扇贝体内普遍存在于血细胞、肌肉、外套膜、心、性腺和鳃组织中。利用体外培养的原代血细胞系研究不同浓度LPS刺激后CfToll-1的表达变化，结果显示低剂量（100ng.mL-1 ）LPS 使CfToll-1 mRNA表达量减小，该变化在1.5h、3h 和9h组差异显著，虽然在6h组表达量稍有恢复，但尚未达到对照水平；用1μg.mL-1LPS处理细胞时， 6h组CfToll-1表达量明显上调，约为对照水平的2倍。证实细菌结构脂多糖对CfToll-1基因的表达有影响，且这种影响有剂量依赖效应。 栉孔扇贝Myd88同源基因（CfMyd88）的cDNA序列全长1554bp，包含5’UTR 427 bp，1101bp的开放阅读框，最后为18个腺嘌呤的ploy A 尾。CfMyd88的开放阅读框可编码367个氨基酸的多肽，该多肽的估计分子量为42.37kD，估计的等电点为5.71。利用SMART程序分析发现CfMyd88编码了Death和TIR结构域, 这两个结构域是Myd88特征结构。BLAST程序发现扇贝的序列与数据库哺乳动物的Myd88基因高度同源。原代培养的扇贝血细胞在受到PGN刺激后，CfMyd88 mRNA表达在1.5小时开始下调，直到9小时下调至对照表达量的1/10，证实肽聚糖结构对CfMyd88基因的表达有影响。 栉孔扇贝TRAF6同源基因（CfTRAF6）的cDNA序列全长2510bp，包含5’UTR 337 bp，1965bp的开放阅读框，3’UTR 208bp，最后为21 个腺嘌呤的ploy A 尾巴。CfTRAF6开放阅读框编码655个氨基酸的多肽，该多肽的估计分子量为74.09kD，估计的等电点为6.01。InterPro Scan在线分析发现CfTRAF6有典型的TRAF蛋白家族的特征结构，包括的一个指环结构，两个锌指结构，一个MATH （the meprin and TRAF homology）结构域以及Coiled-coil区域。CfTRAF6的序列与数据库多物种的TRAF6高度同源，同源性最高的是乌贼序列（Identity＝68）和鼠类（Identity＝45%）。利用Real-time RT-PCR，发现CfTRAF6在各组织普遍存在，在性腺中的表达最高。原代培养的扇贝血细胞在受到不同浓度PGN刺激后，与CfMyd88的情况一样，CfTRAF6的表达量变化减少，且这种变化随剂量的增加更加明显。 栉孔扇贝Cactus同源基因（CfCactus）的cDNA序列全长2488bp，包含5’UTR 181 bp，840bp的开放阅读框， 3’UTR 1467bp，最后为19个腺嘌呤的ploy A 尾巴。CfCactus的开放阅读框编码279个氨基酸的多肽，该多肽的估计分子量为31.37 kD；估计的等电点为4.74，与果蝇的Cactus基因的等电点相近（4.5）。利用SMART程序分析发现CfCactus主要编码了ANK结构域（ankyrin repeats）。Cactus基因为哺乳动物NF-κB抑制蛋白IκB的同源分子，BLAST 程序发现扇贝的序列与数据库多物种的Cactus或IκB基因高度同源。同源性最高的是太平洋牡蛎（Identity=35%）和圆尾鲎（Identities = 44%）。对CfTCactus mRNA在扇贝的血细胞、性腺、 肠的组织表达进行分析，并同时与CfTRAF6和CfMyd88的表达量进行了对比，发现CfCactus的表达水平明显高于这两个基因，而且CfTRAF6的基因表达量也高于CfMyd88，表现出级联放大效应。正常情况下，三个基因在性腺的表达量最高，推测这条通路可能和发育等功能密切相关。 通过本研究我们首次在双壳类软体动物找得到与果蝇Toll蛋白家族高度同源的CfToll-1基因，同时发现其他三个在Toll样受体信号传递过程中起重要作用的基因，其中包括在软体动物中获得的第一个Toll样受体的接头分子－CfMyd88基因，该结果直接证明软体动物具有与哺乳动物和节肢动物高度类似Myd88依赖的Toll样受体信号通路。同时通过这些基因组织分布的研究以及细菌结构LPS和PGN对这条通路上基因表达的影响，证明扇贝Toll信号通路可能与在果蝇中一样，参与扇贝的发育和免疫防御等多种功能。

中国明对虾病原检测新方法及酚氧化酶通路相关基因的研究

对虾病害在世界范围内肆虐，给水产养殖和沿海农村经济造成了重大损失。在水产养殖的实践中快速检测水产动物的病害并及时采取隔离等措施对于控制病害尤为重要，其中关键的环节就是快速检测出病害，并在对虾免疫机制上寻找对虾疾病防治的有效方法。研究表明当对虾等甲壳动物受到外界病原刺激时，极微量的微生物多糖就可以激活proPO系统。激活过程中涉及和产生一系列活性物质，如黑色素、酚氧化酶原激活因子（PPA）、模式识别蛋白（BGBP、PGBP、LGBP、LBP）及其膜上受体和A2巨球蛋白等，它们可通过多种方式参与防御反应，包括提供调理素，促进血细胞吞噬作用，形成结节或包囊以及介导凝集和凝固，产生杀菌物质并且黑色素化。黑色素常常在节肢动物的体表形成黑色斑点，形成的色素沉着对机体起到保护作用。所以，酚氧化酶原激活的级联反应是节肢动物免疫的关键因素。本论文研究开发了以环等温介导技术（LAMP）为基础的检测对虾白斑病毒（WSSV）和鳗弧菌（V. anguillarum）的快速检测方法。并从对虾对病害的免疫机制为切入点，从中国明对虾体内克隆了酚氧化酶原（PrpPO）和丝氨酸蛋白酶FcSP3这两个免疫系统中重要的基因，分析了它们的分子结构特征，组织分布及应答鳗弧菌病原刺激的表达变化模式。 建立的对虾常见病害对虾白班病毒（WSSV）和鳗弧菌（V. anguillarum）的LAMP检测方法，经过实验比对和Blast检索，发现本研究中使用的引物，比已经报导的LAMP方法或者PCR方法具有更宽的检测范围（更低的假阴性）。检测WSSV的LAMP方法使用病毒的VP28基因设计引物，而鳗弧菌的检测方法使用empA基因设计引物。在方法中，首次提出加入UNG酶和dUTP的措施来预防污染，在实际检测中非常有效。LAMP方法与PCR检测方法的灵敏性比较也进行了研究，二者灵敏性相当。 依据中国明对虾血液cDNA文库提供的部分片段信息，结合SMART-RACE技术，克隆了酚氧化酶原（PrpPO）基因，通过序列比对分析发现，PrpPO基因cDNA全长为3040 bp，其中开放阅读框2061 bp，编码686个氨基酸，其中推测的信号肽为12个氨基酸。推测的序列与斑节对虾（P. monodon）同源性为93%,与短钩对虾（P. semisulcatus.）同源性为92%。real time RT-PCR实验结果表明， ProPO在血细胞中的相对表达量最高，肝胰脏中表达量最低。弧菌刺激实验中注射弧菌，刺激了血细胞和淋巴器官中的ProPO mRNA显著增加，说明在血细胞和淋巴器官中存在快速反应的ProPO通路。而ProPO mRNA量在淋巴器官中在时间上早于血液中升至最高，说明该动物在在病原刚开始入侵的时候先有淋巴器官发挥主要的免疫作用，随着时间推移血细胞便变成主要的免疫器官。 根据中国明对虾肝胰脏cDNA文库提供EST信息，经过SMART-RACE克隆了一个丝氨酸蛋白酶FcSP3基因，通过序列比对分析发现，该丝氨酸蛋白酶基因cDNA全长为1622 bp，其中开放阅读框1431 bp，编码477个氨基酸，其中推测的信号肽为22个氨基酸。推测的序列与疟蚊的丝氨酸蛋白酶（A. gambiae）同源性为33%,与丽蝇蛹集金小蜂的酚氧化酶原激活因子（N. vitripennis）同源性为32%，与东北大黑鳃金龟的酚氧化酶原激活因子（H. diomphalia）同源性为34%。淋巴器官中PPAⅡ表达量约为血液中表达量的47560倍，肝胰脏中的FCSP3表达量为血细胞表达量的6226倍。鳗弧菌注射对虾后，淋巴器官中刺激组和对照组FcSP3的mRNA量在刺激后6小时显著降低，但是刺激组的表达量明显高于对照组。刺激组的血细胞与肝胰脏中FcSP3 mRNA的相对表达量增高。而病原刺激后的血液与肝胰脏中的FcSP3 mRNA的增长趋势也在时间上先与ProPO mRNA。这说明FcSP3对ProPO有正调控的作用，但这个调控有一个时间差，并且在不同组织中有不同的调控效率。

Ecdysteroid-responsive genes: E75 and Retinoid X Receptor (RXR), essential molt-regulating genes in the shrimp, Fenneropenaeus chinensis

本论文主要研究两种重要的调节蜕皮过程的基因—蜕皮激素效应基因E75和RXR在中国明对虾蜕皮中的作用。利用RT-PCR和RACE技术获得了编码FcE75和FcRXR的全长cDNA序列。FcRXR包含7个内含子，在对虾中存在不同的异形体，命名为RXR-1和RXR-2。应用荧光实时定量PCR分析表明FcE75和FcRXR基因在中国明对虾蜕皮前期（D3）其转录表达量明显上调。另外，FcE75和FcRXR基因在不同组织中的转录表达存在明显的差异。利用FcE75和FcRXR基因的双链RNA注射对虾能有效降低FcE75和FcRXR的表达水平。FcE75和FcRXR的体内沉默完全抑制了对虾的蜕皮过程，并且引起对虾的死亡。对不能正常蜕皮个体进行观察的结果表明，FcE75沉默的对虾，其上皮的收缩、新的刚毛及新表皮的形成均收到限制。在FcE75双链RNA沉默后的对虾中，我们检测了与蜕皮相关的一些效应因子，如chitinase等的转录，发现这些效应因子的转录明显受到抑制，说明FcE75和FcRXR在蜕皮过程中起到非常重要的作用。本论文首次阐明了这些基因在十足目甲壳动物蜕皮过程中的功能。

牙鲆成肌因子myogenin和MRF4的研究

本文从牙鲆中克隆到其肌肉调节因子myogenin和MRF4的基因，并对它们的表达、启动子活性及功能进行分析。 研究结果表明牙鲆myogenin和MRF4都由三个外显子和两个内含子组成，其cDNA编码的氨基酸序列分别与几种鱼类的同源基因亲缘关系较近。 原位杂交显示最早在胚胎5-6个体节时体节中部的细胞检测到myogenin的表达，随着发育的进行，它的表达向体节两侧和体后延伸，最后在整个体节表达。当发育到30个体节的时候，在躯干的表达迅速下降，只在胚胎的尾部能检测到信号。 RT-PCR的结果显示，MyoD和Myf5的表达要早于myogenin，而MRF4的表达晚于myogenin，并且myogenin、MRF4只在成鱼的肌肉中表达，这进一步证明其在肌肉发育过程中的作用。 myogenin和MRF4的启动子中含有保守的肌肉特异调控序列，瞬时表达分析的结果证实两段启动子序列足以驱动GFP在斑马鱼胚胎肌肉中的特异表达。首次对鱼类MRF4启动子进行了调控序列的分析，发现在启动子的-181到-506的序列中含有调节MRF4表达的必需位点。 首次应用原核表达系统对MRF4蛋白进行重组表达，并利用纯化的重组蛋白制备多克隆抗体，通过western杂交分析显示所得到的MRF4多克隆抗体能够识别牙鲆内源性的MRF4蛋白。

斑马鱼肌肉发育相关基因克隆、表达与功能分析

本文主要研究在斑马鱼胚胎发育过程中参与肌肉发育的相关基因，克隆了四个在体节和肌肉中表达的基因全长，分析了基因的时空表达特征，并对其中两个基因进行了过表达，分析其在体节形成和肌肉发生过程中的功能。 从斑马鱼中克隆到甲状腺激素受体相关蛋白基因TRAP150。原位杂交分析TRAP150表达在近轴细胞的慢肌和体节的快肌，表达模式与MyoD的模式相近；并表现出肌肉特异性表达，TRAP150在体节形成和肌肉发生早期高水平说明TRAP150在肌肉分化过程发挥着重要的作用。此外，在胚胎的心脏中也检测到TRAP150的表达。在斑马鱼胚胎过量表达TRAP150造成MyoD在近轴中胚层的过量表达，而对MyoD在近轴细胞的表达影响不明显；由于MyoD在近轴中胚层的表达将诱导快肌的形成，因此过量表达TRAP150将可能导致快肌的增多；从过量表达的结果分析，TRAP150在MyoD的上游正向调控MyoD的表达，是诱导快肌的分化的重要基因。 从斑马鱼中克隆到双特性酪氨酸调控激酶新基因DYRK2。RT-PCR结果表明DYRK2具有母源性表达的特点，并且在36小时前各个时期都有表达。DYRK2在体节形成后表达在体节的近轴细胞中，大约在15个体节时检测到在快肌部位表达，18小时后在胚胎肌肉组织、脑部以及眼睛表达。DYRK2在斑马鱼胚胎发育过程中与体节和肌肉发生相关的基因之一，并可能参与脑和眼睛的发生。在斑马鱼胚胎中过量表达DYRK2导致肌肉标记基因MyoD的表达出现了很大的变化，注射侧MyoD在近轴细胞和近轴中胚层过量表达，尤其是在未形成体节的体节前体中胚层，注射侧的MyoD有大范围的高表达，而在正常一侧没有表达。MyoD的过量表达说明斑马鱼胚胎早期DYRK2通过调控MyoD的表达影响慢肌的分化。 克隆得到斑马鱼的血细胞生成的PBX1互作蛋白基因HPIP1。RT-PCR结果表明HPIP1在斑马鱼胚胎表达具有母源性，但是原位杂交的检测一直到10个体节时才检测到，说明HPIP1一直到肌肉分化后才大量表达，可能在肌肉的成熟阶段起作用。当胚胎发育到18小时，HPIP1表达在所有体节中，前端的较早形成的体节中表达量比晚形成的体节表达量高，也符合HPIP1参与肌肉成熟过程的判断。HPIP1还表达在胚胎的眼部周围，说明HPIP1可能参与到眼部肌肉的形成。 在斑马鱼中克隆的Chp-1相似蛋白基因CHORDC1。在3个体节时，CHORDC1表达在脊索两侧的近轴细胞中，而在5个体节时CHORDC1在表达在体节中，这个特点与MyoD的表达很相似，与MyoD在体节中表达不同的是，CHORDC1也在体节前体中胚层中表达，这与Myf5的表达特点相似，CHORDC1紧随着MyoD，Myf5的高表达说明CHORDC1在肌肉细胞的分化的早期即参与肌肉的发育，而其高表达量也说明CHORDC1在这个过程中可能起到非常重要的作用。CHORDC1在近轴中胚层的表达与MyoD，Myf5有不同的特点，这种不同表现在其在近轴中胚层的表达不仅仅限于快肌和慢肌，而且由后到前的逐渐扩展。而且，CHORDC1在心肌中也表达说明其不仅在骨骼肌中发挥作用。综合CHORDC1的表达特点可以认为其对肌肉的作用不限于特定肌肉类型，广泛参与到各种肌肉的发育过程